CN204012987U - 一种内转子永磁体固定结构及永磁同步电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种内转子永磁体固定结构，包括转子芯体、多块永磁体和隔磁条，转子芯体外侧沿轴向布置有第一卡槽，隔磁条由第一连接条与第二连接条相连构成，第一连接条卡入所述第一卡槽内，相邻第二连接条形成有卡接永磁体的第二卡槽，永磁体卡入所述第二卡槽内。安装过程中永磁体和转子芯体间的摩擦力较小，容易安装。永磁体能设计成多段形式、轴向设计总长度不受限制。第一卡槽能把隔磁条有效固定，不需要螺钉固定，隔磁条的宽度变窄能相对减少电机轴向尺寸，便于安装，生产效率提高。通过相邻隔磁条的端面配合形成的第二卡槽来压紧固定永磁体，无需加工螺孔，保证了同一磁极上的磁场不发生畸变，使振动减小，噪音减小，电机性能得以提高。

Description

一种内转子永磁体固定结构及永磁同步电机

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域,尤其是涉及一种内转子永磁体固定结构及永磁同步电机。

背景技术

现有的同步电机由于其性能稳定、效率和功率因数较高、转速恒定而越来越被广泛应用于各工业领域，由于永磁同步电机在同步电机中结构较为简单，被电机生产厂家所广泛采用。

根据内转子永磁同步电机的原理可知：转子带动永磁体的旋转所产生的离心力使永磁体远离转子，定子绕组与永磁体的电磁场相互作用所产生的电磁力也使永磁体远离转子，永磁体在电磁场中会产生圆周切向上的推力。而为了减少电机的振动和转矩脉动，永磁体必须圆周均布在转子铁芯外表面。因此如何使永磁体可靠地实现径向和圆周切向的固定、使永磁体圆周均布在转子铁芯上、减少永磁体材料使用量成为内转子式永磁同步电机设计的关键技术。

为了解决上述问题，目前有如下几种技术：

一、内嵌式永磁体固定方式

该方案的转子铁芯是由冲片叠压而成，冲片上冲出与永磁体横截面尺寸和形状相近的永磁体插装孔，永磁体轴向插入到这些插装孔内，将永磁体完全被包围在转子铁芯外圆之内，外圆的连接部位实现永磁体径向固定，极间部位实现永磁体圆周切向固定。

该方案存在如下缺点：

由于极间部位与转子铁芯均是导磁性材料，该部位的漏磁非常严重，磁场损失严重，电机效率下降，永磁体材料用量较多，制造成本高。

二、外嵌式永磁体固定方式

该方案的转子铁芯是由冲片叠压而成，冲片上冲出与永磁体形状相配合的缺口，永磁体从轴向插入到转子轭铁芯的缺口处，使永磁体一部分位于转子轭外圆之外，一部分位于转子轭外圆之内，缺口两边的斜面实现永磁体的径向固定，极间凸缘实现圆周切向上的固定。

该方案存在如下缺点：

由于极间凸缘也是导磁性材料，该部位的漏磁也较严重，造成磁场泄露严重，电机工作效率低，材料用量多，电机制造成本高。

极间凸缘的高度设计困难，高度越高，漏磁越严重，永磁体材料用量越高。极间凸缘高度降低，径向固定的可靠性下降。尤其对于转速较高的电机，径向固定更不可靠，永磁体容易因为较大的离心力和电磁吸力作用而脱落。

三、永磁体螺钉固定方式

该方案在转子铁芯外圆上加工有安装螺孔，永磁体上加工有安装通孔。用螺钉穿过永磁体上的通孔，并锁到转子铁芯的螺孔上，实现永磁体的径向和圆周切向的固定。

该方案存在如下缺点：

螺孔的加工偏差，及螺钉和通孔的间隙配合，使得永磁体在圆周切向的排布上存在不均分的现象，电机的振动和转矩脉动变大。

永磁体的安装通孔造成同一磁极的内磁场发生发畸变，电机的会产生相应的高次谐波，电机产生振动和额外的噪音。

固定螺钉既受到永磁体径向的拉力，又受到圆周切向的推力，螺钉容易疲劳而断裂或脱落，固定的可靠性不高。

定子与转子铁芯的材料不同，定子冲片的内孔的材料不能直接配套使用，造成原材料的浪费，另外，由于转子铁芯采用的材料与定子铁芯不同，再次增加成本。

四、隔磁条螺钉固定方式

该方案在转子铁芯外圆上加工有安装螺孔，隔磁条上加工有安装通孔，两侧有斜面。用螺钉穿过隔磁条的通孔，并锁紧到转子铁芯相应的螺孔上，隔磁条两侧面压紧永磁体，实现径向和圆周切向的固定。

该方案存在如下缺点：

螺孔的加工偏差，及螺钉和通孔的间隙配合，使隔磁条在铁芯外圆圆周排布不均匀，用隔磁条定位后的永磁体排布也不均匀，电机的振动和转矩脉动变大。

固定螺钉既受到径向的拉力，又受到圆周切向力，螺钉容易疲劳而断裂或脱落，固定可靠性低。

由于隔磁条上要加工螺钉安装孔，为了保证隔磁条的强度和安装空间，隔磁条的宽度较宽，占用的空间较大，须增加电机的轴向尺寸。

发明内容

基于此，本实用新型在于克服现有技术的缺陷，提供一种成本低廉、制造效率高、振动小以及噪音低的内转子永磁体固定结构。

其技术方案如下：一种内转子永磁体固定结构，包括转子芯体、多块永磁体和隔磁条，所述转子芯体外侧沿轴向布置有多个条形的第一卡槽，每个所述隔磁条由第一连接条与第二连接条相连构成，所述第一连接条卡入所述第一卡槽内，相邻所述第二连接条形成有卡接所述永磁体的第二卡槽，所述永磁体卡入所述第二卡槽内。

下面对进一步技术方案进行说明：

优选的，所述第一卡槽径向截面为梯形，所述第一连接条的形状与所述第一卡槽相适应。

优选的，所述梯形为等腰梯形，内角为30°～60°。

优选的，所述第二连接条的形状与所述第一连接条的形状相同。

优选的，多个所述第一卡槽均布在所述转子芯体外侧，且每个所述永磁体的两侧面与所述第二卡槽抵触。

优选的，所述转子芯体的两端面还分别连接有芯体安装架与环形压紧件，所述压紧件均与所述隔磁条、转子芯体抵触。

优选的，所述隔磁条由非导磁性材料制成。

优选的，所述转子芯体通过多块具有所述第一卡槽的硅钢片或钢板冲压而成。

优选的，还包括转轴、转轴外套设有定子，所述定子套设于所述转子芯体外部、并包围多块所述永磁体构成的环形磁体。

本实用新型还提供一种使用寿命长、结构简单以及便于制造的永磁同步电机，包括本实用新型所述的内转子永磁体固定结构。

下面对前述技术方案的原理、效果等进行说明：

1、永磁体轴向装入转子芯体内，安装过程中单片永磁体和转子芯体间的摩擦力较小，容易安装。永磁体能设计成多段形式，永磁体轴向设计总长度不受限制。转子芯体的第一卡槽能把隔磁条有效固定在转子芯体上，不需要螺钉固定，隔磁条的宽度可变窄，能相对减少电机轴向尺寸，便于安装，生产效率提高。通过相邻隔磁条的端面配合形成的第二卡槽来压紧固定永磁体，永磁体上不需要加工螺孔，保证了同一磁极上的磁场不发生畸变，使得振动减小，噪音减小，电机性能得以提高。

2、转子铁芯由冲片叠压而成，转子冲片内圆的圆周上冲裁有圆周均分的第一卡槽，隔磁条轴向插入第一卡槽内，经隔磁条定位后的永磁体在圆周上均匀分布。

3、隔磁条采用非导磁性材料，在圆周上所有的隔磁条可以均匀受力，因此抗剪面积较大，抗剪强度高，实现永磁体的固定效果好。

4、由于隔磁条的抗剪力实现永磁体的切向固定，隔磁条轴向两侧面实现永磁体的径向固定，永磁体无须靠两端面斜面压紧来实现固定，因此，永磁体两端平面与轴线平行，不存在无效部位，可以有效节省永磁体材料。

附图说明

图1是本实用新型实施例所述内转子永磁体固定结构的爆炸结构示意图；

图2是本实用新型实施例所述内转子组装后沿径向截面图；

图3是图2中A-A处的剖视图；

图4是本实用新型实施例所述隔磁条的结构示意图。

附图标记说明：

10、转轴，20、定子，30、永磁体，40、隔磁条，41、第一连接条，42、第二连接条，50、转子芯体，51、第一卡槽，52、第二卡槽，60、芯体安装架，70、压紧件。

具体实施方式

下面对本实用新型的实施例进行详细说明：

如图1所示，本实用新型所述的内转子永磁体固定结构，包括转子芯体50、多块永磁体30和隔磁条40，所述转子芯体50外侧沿轴向布置有多个条形的第一卡槽51。请再参阅图4，每个所述隔磁条40由第一连接条41与第二连接条42相连构成，所述第一连接条41卡入所述第一卡槽51内，相邻所述第二连接条42形成有卡接所述永磁体30的第二卡槽52，所述永磁体30卡入所述第二卡槽52内。

永磁体30轴向装入转子芯体50内，安装过程中单片永磁体30和转子芯体50间的摩擦力较小，容易安装。永磁体30能设计成多段形式，永磁体30轴向设计总长度不受限制。转子芯体50的第一卡槽51能把隔磁条40有效固定在转子芯体50上，不需要螺钉固定，隔磁条40的宽度可变窄，能相对减少电机轴向尺寸，便于安装，生产效率提高。通过相邻隔磁条40的端面配合形成的第二卡槽52来压紧固定永磁体30，永磁体30上不需要加工螺孔，保证了同一磁极上的磁场不发生畸变，使得振动减小，噪音减小，电机性能得以提高。

其中，所述第一卡槽51径向截面为梯形，所述第一连接条41的形状与所述第一卡槽51相适应。在本实用新型实施例中，所述梯形为等腰梯形，内角为30°～60°。所述第二连接条42的形状与所述第一连接条41的形状相同。多个所述第一卡槽51均布在所述转子芯体50外侧，且每个所述永磁体30的两侧面与所述第二卡槽52抵触。请再配合参阅图2、3，所述转子芯体50的两端面还分别连接有芯体安装架60与环形压紧件70，所述压紧件70均与所述隔磁条40、转子芯体50抵触。所述隔磁条40由非导磁性材料制成。所述转子芯体50通过多块具有所述第一卡槽51的硅钢片或钢板冲压而成。本实用新型所述的内转子永磁体固定结构还包括转轴10、转轴10外套设有定子20，所述定子20套设于所述转子芯体50外部、并包围多块所述永磁体30构成的环形磁体。本实用新型还提供一种使用寿命长、结构简单以及便于制造的永磁同步电机，包括本实用新型所述的内转子永磁体固定结构。

综上所述，本实用新型具有如下优点：

1、永磁体30轴向装入转子芯体50内，安装过程中单片永磁体30和转子芯体50间的摩擦力较小，容易安装。永磁体30能设计成多段形式，永磁体30轴向设计总长度不受限制。转子芯体50的第一卡槽51能把隔磁条40有效固定在转子芯体50上，不需要螺钉固定，隔磁条40的宽度可变窄，能相对减少电机轴向尺寸，便于安装，生产效率提高。通过相邻隔磁条40的端面配合形成的第二卡槽52来压紧固定永磁体30，永磁体30上不需要加工螺孔，保证了同一磁极上的磁场不发生畸变，使得振动减小，噪音减小，电机性能得以提高。

2、转子铁芯由冲片叠压而成，转子冲片内圆的圆周上冲裁有圆周均分的第一卡槽51，隔磁条40轴向插入第一卡槽51内，经隔磁条40定位后的永磁体30在圆周上均匀分布。

3、隔磁条40采用非导磁性材料，在圆周上所有的隔磁条40可以均匀受力，因此抗剪面积较大，抗剪强度高，实现永磁体30的固定效果好。

4、由于隔磁条40的抗剪力实现永磁体30的切向固定，隔磁条40轴向两侧面实现永磁体30的径向固定，永磁体30无须靠两端面斜面压紧来实现固定，因此，永磁体30两端平面与轴线平行，不存在无效部位，可以有效节省永磁体30材料。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种内转子永磁体固定结构，其特征在于，包括转子芯体、多块永磁体和隔磁条，所述转子芯体外侧沿轴向布置有多个条形的第一卡槽，每个所述隔磁条由第一连接条与第二连接条相连构成，所述第一连接条卡入所述第一卡槽内，相邻所述第二连接条形成有卡接所述永磁体的第二卡槽，所述永磁体卡入所述第二卡槽内。

2.根据权利要求1所述的内转子永磁体固定结构，其特征在于，所述第一卡槽径向截面为梯形，所述第一连接条的形状与所述第一卡槽相适应。

3.根据权利要求2所述的内转子永磁体固定结构，其特征在于，所述梯形为等腰梯形，内角为30°～60°。

4.根据权利要求3所述的内转子永磁体固定结构，其特征在于，所述第二连接条的形状与所述第一连接条的形状相同。

5.根据权利要求4所述的内转子永磁体固定结构，其特征在于，多个所述第一卡槽均布在所述转子芯体外侧，且每个所述永磁体的两侧面与所述第二卡槽抵触。

6.根据权利要求2所述的内转子永磁体固定结构，其特征在于，所述转子芯体的两端面还分别连接有芯体安装架与环形压紧件，所述压紧件均与所述隔磁条、转子芯体抵触。

7.根据权利要求1至6任一项所述的内转子永磁体固定结构，其特征在于，所述隔磁条由非导磁性材料制成。

8.根据权利要求1所述的内转子永磁体固定结构，其特征在于，所述转子芯体通过多块具有所述第一卡槽的硅钢片或钢板冲压而成。

9.根据权利要求1所述的内转子永磁体固定结构，其特征在于，还包括转轴、转轴外套设有定子，所述定子套设于所述转子芯体外部、并包围多块所述永磁体构成的环形磁体。

10.一种永磁同步电机，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的内转子永磁体固定结构。